Před deseti lety vědci v CERNu napodobili podmínky panující při Velkém třesku

Velký urychlovač částic LHC, který je ukrytý v podzemí na švýcarsko-francouzské hranici, pomáhá vědcům odkrývat tajemství vesmíru. Už krátce po jeho spuštění 30. března 2010 fyzikové z Evropské organizace pro jaderný výzkum (CERN) dosáhli prvního velkého úspěchu. Podařilo se jim srazit protonové paprsky a napodobit tak – byť jen ve velmi malém měřítku – podmínky, která panovaly ve vesmíru těsně po takzvaném Velkém třesku.

„Je to vyvrcholení desítky let trvající práce tisícovek lidí a počátek nové éry částicové fyziky,“ radoval se tehdy výzkumný ředitel hamburského centra pro výzkum částic Joachim Mnich. Spolu s dalšími vědci krátce po jedné hodině odpoledne sledoval výsledky jednoho z nejambicióznějších vědeckých experimentů všech dob.

Podařil se ovšem až napodruhé, na první pokus se svazky protonů ztratily. Elektrická závada na jednom magnetu totiž spustila bezpečnostní systém, který částice automaticky odklonil z okruhu LHC.

Urychlovač tvoří kruhový tunel umístěný v hloubce 50 až 150 metrů pod zemí. Nachází se na území mezi pohořím Jura ve Francii a Ženevským jezerem ve Švýcarsku. Za téměř tři miliardy eur (v přepočtu zhruba 74 miliard korun) ho vybudovala Evropská organizace pro jaderný výzkum (CERN) s cílem zkoumat elementární částice, z nichž se skládá nám známý svět.

Jednou z cest k tomuto poznání je simulovat podmínky, jaké panovaly ve vesmíru bezprostředně po jeho zrodu. A právě to je úkolem obřího urychlovače. Principem svého fungování připomíná obří centrifugu, která dokáže pomocí silného magnetického pole udělit vysokou rychlost tenkému svazku iontů olova či protonů. Přesněji řečeno jde obvykle o dva svazky, z nichž každý obíhá opačným směrem.

Nahrávám video

Po získání potřebné rychlosti se paprsky čelně srazí, přičemž vznikne sprška nových částic, mezi nimiž vědci hledají důkazy svědčící o existenci dosud pouze předpokládaných, či dokonce zcela neznámých entit.

Hra s náhodou

Kinetická energie každého svazku protonů v urychlovači má hodnotu sedmi teraelektronvoltů (TeV). Pro představu: kinetická energie letícího komára dosahuje přibližně jednoho TeV. Na první pohled tedy není energie udělená částicím v urychlovači nijak velká. Rozdíl je v tom, že proton je o 12 řádů menší než komár a tomu odpovídají i důsledky, které pro něj srážka má.

Vzhledem k zanedbatelným rozměrům protonů je pravděpodobnost jejich srážky mimořádně malá. Vědci ji přirovnávají k pravděpodobnosti, že se dvě jehly vystřelené ze vzdálenosti deset kilometrů proti sobě střetnou uprostřed letu.

Urychlení částic a jejich stlačení do co možná nejtenčího svazku má na starosti soustava zhruba 9600 supravodivých elektromagnetů několika typů. Ty ke svému fungování potřebují teplotu minus 271 stupňů celsia. S jistou nadsázkou tak lze LHC označit za největší mrazák na světě.

Pracovník urychlovače částic
Zdroj: lhc.web.cern.ch

Tak složité technické zařízení, jakým urychlovač je, se čas od času nevyhne problémům. Už krátce po zahájení zkušebního provozu v září 2008 způsobila chyba na jednom z elektromagnetů vážnou poruchu LHC. Její odstranění trvalo technikům 14 měsíců.

V roce 2013 bylo zařízení odstaveno kvůli modernizaci a zvýšení výkonu, vylepšený urychlovač byl opět spuštěn o dva roky později. Vědci pak oznámili, že se v zařízení podařilo uskutečnit srážky částic o rekordní síle 13 teraelektronvoltů (TeV), což je dvojnásobek výkonu před výlukou.

Důležitost standardního modelu

Hlavním posláním LHC bylo potvrdit existenci Higgsova bosonu. Jde o součást takzvaného standardního modelu částicové fyziky, která podle řady vědců hraje klíčovou roli ve vysvětlení původu hmotnosti ostatních elementárních částic.

A hon na „božskou částici“ už přinesl výsledky. V létě 2012 vědci oznámili, že zachytili částici, která se svými charakteristikami Higgsovu bosonu podobá. A v březnu 2013 objev na základě dalších experimentů potvrdili.

Vloni v srpnu pak CERN oznámil, že se v urychlovači podařilo dokázat rozpad Higgsova bosonu na dva takzvané kvarky b neboli spodní kvarky.

Poněkud ve stínu hledání Higgsova bosonu zůstávají výsledky dalších experimentů. V prosinci 2011 oznámili vědci, že se jim právě díky tomuto zařízení podařilo zachytit do té doby nezpozorovanou částici zvanou Chi_b (3P).

Větší pozornost ale vyvolal experiment provedený v září 2011. Z něj zdálnivě vyplynulo, že elementární částice zvaná neutrino je schopna překonat rychlost světla, považovanou dle Einsteinovy teorie relativity za nepřekročitelnou. Senzace však skončila blamáží. Ukázalo se, že výsledek pokusu zásadně zkreslila chyba měření.

V červenci 2015 pak vědci oznámili objev pentakvarku, což byla dosud pouze předpokládaná subatomární částice, a loni v červenci ohlásili nález nové subatomární částice (jednalo se o typ baryonu), od níž si slibovali lepší pochopení soudržnosti hmoty.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Veletrh vědy láká na jaderné reaktory i astronomii Středozemě

Na výstavišti v pražských Letňanech ve čtvrtek začíná Veletrh vědy. Potrvá do soboty. Nabídne stovku interaktivních expozic a desítky přednášek s diskusemi. Podesáté ho pořádá Akademie věd ČR (AV ČR), která na něm představí novinky ze současného výzkumu. Do programu se zapojuje i řada univerzit.
před 30 mminutami

Český tým rekonstruoval evoluci covidu. Naznačil, že ze SARS pandemie nebude

Covidová pandemie změnila svět mnoha způsoby, z některých se společnost nevzpamatovala ani po šesti a půl letech. Patogen se rychle vyvíjel, což vedlo nejen ke vzniku řady konspiračních teorií, ale i komplikací ohledně léčby, očkování a opatření. Čeští a izraelští vědci v laboratorních podmínkách nyní zrekonstruovali, jak se koronavirus SARS-CoV-2 měnil a vyvíjel, a zároveň odhalili podmínky, které mohou vést ke vzniku vysoce nakažlivých variant.
před 2 hhodinami

Fyzici se pokusili rozříznout foton. Vznikla podivnost

Když polobožský hrdina Herkules bojoval s lernskou hydrou, zjistil, že ji přes svou nepřekonatelnou sílu nedokáže zabít. Za každou hlavu, kterou usekl, narostly dvě nové. Podobně, ale ještě mnohem hůř, se chovají podle odborného časopisu New Scientist fotony – těch totiž při každém rozseknutí vznikne rovnou nekonečno.
před 19 hhodinami

Šakali se šíří i kvůli úbytku vlků, mohou osídlit až tři čtvrtiny Evropy

Za šířením šakalů po Evropě stojí podle nového výzkumu kombinace změn klimatu a krajiny i dlouhodobý úbytek velkých predátorů, především vlků. Důležitou roli hraje člověk, jehož sídla poskytují bezpečnější prostor pro život. Výzkum, na kterém se podíleli vědci z brněnského Ústavu biologie obratlovců Akademie věd, zároveň naznačuje, že by šakali mohli v budoucnu osídlit až 75 procent evropského kontinentu, tedy téměř šestinásobek současné plochy výskytu. Studii publikoval časopis Nature Ecology & Evolution.
před 20 hhodinami

Mlha je živá. Obsahuje oceány bakterií, které pomáhají lidem

Mlha je mokrý vzduch, říká její definice. Ale co kdyby se na ni dalo pohlédnout jinak? Co kdyby při detailním pohledu připomínala spíš bublající oceán plný forem života, jež spolu divoce, byť krátce, interagují, množí se a umírají, a to všechno těsně na dosah lidí, kteří o tomto pozoruhodném mikrokosmu ani netuší? Přesně tuto představu mlhy popsala ve své studii doktorandka z Arizonské státní univerzity Thi Thuong Thuong Caová.
před 23 hhodinami

Gram měsíčního prachu patří Akademii věd, potvrdil soud

Měsíční prach náleží Akademii věd, potvrdil Nejvyšší soud (NS) v neobvyklém sporu. Vzorky měsíčního prachu se do Československa dostaly v 70. letech díky mezinárodní vědecké spolupráci se Sovětským svazem. Zůstaly v držení rodiny výzkumnice, která je tehdy od sovětských kolegů jménem Akademie převzala. Akademie se o tom dozvěděla v roce 2020 v souvislosti s žádostí o vývozní povolení. Podala žalobu a pražské soudy jí vyhověly. Dovolání podané dcerou vědkyně NS odmítl.
včera v 09:13

Jev El Niño v létě vznikne podle WMO na osmdesát procent

Pravděpodobnost výskytu meteorologického jevu EL Niño je letos od června do srpna osmdesát procent, což zvyšuje pravděpodobnost extrémního počasí, uvedla ve své pravidelné prognóze Světová meteorologická organizace (WMO).
2. 6. 2026

Hmyzem roku vyhlásili čeští vědci kudlanku nábožnou

Kudlanky se v české přírodě šíří více než kdy předtím, pronikají dokonce již i do hor. A navíc se na naše území už možná mohly dostat i další druhy, jež u nás nikdy předtím nenacházely vhodné podmínky. Vědci na to upozornili tím, že kudlanku nábožnou vyhlásili hmyzem roku.
2. 6. 2026
Načítání...